高中物理 第2章 原子结构章末综合测评 教科版选修3-5

第2章 原子结构(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分，在每小题给出的5个选项有3项符合题目要求选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分)1在粒子散射实验中，少数粒子发生了大角度偏转，这些粒子()A一直受到重金属原子核的斥力作用B动能不断减小C电势能先增大后减小D出现大角度偏转是与电子碰撞的结果E出现大角度偏转的原因是占原子质量绝大部分的带正电的那部分物质集中在很小的空间范围【解析】粒子一直受到斥力的作用，斥力先做负功后做正功，粒子的动能先减小后增大，势能先增大后减小粒子的质量远大于电子的质量，与电子碰撞后其运动状态基本不变，A、C、E项正确【答案】ACE2下列叙述中符合物理学史的有()A汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子B卢瑟福通过对粒子散射实验现象的分析，证实了原子是可以再分的C卢瑟福通过对粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型D巴尔末根据氢原子光谱分析，总结出了氢原子光谱可见光区波长公式E玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构学说【解析】汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，A对；卢瑟福通过对粒子散射实验现象的分析，得出了原子的核式结构模型，B错，C对；巴尔末根据氢原子光谱在可见光区的四条谱线得出巴尔末公式，D对；玻尔的原子模型是在核式结构模型的基础上提出的几条假设，并没有否定核式结构学说，E错【答案】ACD3关于阴极射线的性质，下列说法正确的是()A阴极射线是电子打在玻璃管壁上产生的B阴极射线本质是电子C阴极射线在电磁场中的偏转表明阴极射线带正电D阴极射线的比荷比氢原子核大E根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况可以判断阴极射线的带电性质【解析】阴极射线是原子受激发射出的电子流，故A、C错，B、E对；电子带电量与氢原子相同，但质量是氢原子的，故阴极射线的比荷比氢原子大，D对【答案】BDE4以下关于玻尔原子理论的说法正确的是() 【导学号：11010031】A电子绕原子核做圆周运动的轨道半径不是任意的B电子在绕原子核做圆周运动时，稳定地产生电磁辐射C电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时要辐射光子D不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收E氢原子光谱有很多不同的亮线，说明氢原子能发出很多不同频率的光，但它的光谱不是连续谱【答案】ADE5根据氢原子的玻尔模型，氢原子核外电子在第一轨道和第二轨道运行时()A轨道半径之比为14B速度之比为41C周期之比为18D动能之比为41E动量之比为14【解析】由玻尔公式rnn2r1，所以轨道半径之比为r1r2122214，故A对根据库仑定律和牛顿第二定律有：km，vn，所以速度之比为21，故B错根据库仑定律和牛顿第二定律有：km()2rn，T，所以周期之比为18，故C对根据mvk，所以动能之比为41，故D对动量之比为，E错【答案】ACD6关于光谱，下列说法正确的是()A太阳光谱是吸收光谱B太阳光谱中的暗线，是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的C根据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳的物质组成D根据太阳光谱中的暗线，可以分析地球大气层中含有哪些元素E各种原子的发射光谱都是线状谱【解析】太阳光谱是吸收光谱因为太阳是一个高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收，从而使我们观察到的太阳光谱是吸收光谱，所以分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物质组成，而某种物质要观察到它的吸收光谱，要求它的温度不能太低，但也不能太高，否则会直接发光，由于地球大气层的温度很低，所以太阳光通过地球大气层时不会被地球大气层中的物质原子吸收上述选项中正确的是A、B、E.【答案】ABE7氢原子的部分能级如图1所示，已知可见光的光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间由此可推知，氢原子()图1A从高能级向n1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短B从高能级向n2能级跃迁时发出的光均为可见光C从高能级向n3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高D从高能级向n3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的低E从n3能级向n2能级跃迁时发出的光为可见光【解析】从高能级向n1能级跃迁时发出的光的能量E1满足E2E1E1EE1即10.20 eVE113.6 eV均大于可见光的能量由Eh可知能量越大，波长越短，故A对从高能级向n2能级跃迁时发出光的能量E2满足E3E2E2EE2即1.89 eVE23.40 eV只有部分在可见光范围内，故B错，E对从高能级向n3能级跃迁时发出的光的能量E3满足E4E3E3EE3即：0.66 eVE31.51 eV均小于可见光的能量，由Eh可知，能量越小，频率越低，故C错，D对故选A、D、E.【答案】ADE8关于氢原子能级的跃迁，下列叙述中正确的是()A用波长为60 nm的X射线照射，可使处于基态的氢原子电离出自由电子B用能量为10.2 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态C用能量为11.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态D用能量为12.5 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态E用能量为14.0 eV的电子碰撞可使处于基态的氢原子跃迁到激发态【解析】根据玻尔理论，只有那些能量刚好等于两能级间的能量差的光子才能被氢原子所吸收(即hEmEn)，使氢原子发生跃迁当氢原子由基态向n2、3、4、轨道跃迁时应吸收的光子能量分别为：E21E2E1E1eV(13.6)eV10.20 eV，E31E3E1E1eV(13.6)eV12.09 eV，E41E4E1E1eV(13.6)eV12.75 eV，E10E1(13.6 eV)13.6 eV(电离)波长为60 nm的X射线，其光子能量Eh6.631034 J3.3151018 J20.71 eVE1.所以可使氢原子电离，A正确；比较B、C、D选项中的光子能量与各能级与基态的能量差，知道只有B项中光子可使氢原子从基态跃迁到n2的激发态，B正确碰撞过程可使部分能量传给氢原子，E正确【答案】ABE二、非选择题(本题共5小题，共52分)9(6分)大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89 eV、10.2 eV、12.09 eV.跃迁发生前这些原子分布在_个激发态能级上，其中最高能级的能量值是_eV(基态能量为13.6 eV). 【导学号：11010032】【解析】大量氢原子跃迁发出三种不同能量的光子，跃迁情况为n3的激发态到n2的激发态或直接到n1的基态，也可能是n2的激发态到n1的基态，所以跃迁发生前这些原子分布在2个激发态能级上，最高能量值满足E13.6 eV12.09 eV，即E为1.51 eV.【答案】21.5110(6分)氢原子从n3的能级跃迁到n2的能级放出光子的频率为，则它从基态跃迁到n4的能级吸收的光子频率为_【解析】设氢原子基态能量为E1，则由玻尔理论可得：E1E1h，E1E1h41，解得：吸收的光子频率41.【答案】11(12分)有大量的氢原子吸收某种频率的光子后从基态跃迁到n3的激发态，已知氢原子处于基态时的能量为E1，则吸收光子的频率是多少？当这些处于激发态的氢原子向低能级跃迁发光时，可发出几条谱线？辐射光子的能量分别为多少？【解析】据跃迁理论hE3E1，而E3E1，所以.由于是大量原子，可从n3跃迁到n1，从n3跃迁到n2，再从n2跃迁到n1，故应有三条谱线光子能量分别为E3E1，E3E2，E2E1，即E1，E1，E1.【答案】见解析12(12分)已知原子的基态能量为13.6 eV，核外电子的第一轨道半径为0.531010 m，电子质量m9.11031 kg，电量为1.61019 C，求：电子跃迁到第三轨道时，氢原子的能量、电子的动能和电子的电势能各多大？【解析】本题考查了氢原子的核外电子绕核运动时相关的物理量与轨道半径的关系由氢原子的能量公式知E3E1/3213.6 eV/321.51 eV.电子在第3轨道时半径为r3n2r132r1电子绕核做圆周运动向心力即库仑力，所以由可得电子动能为Ek3mv eV1.51 eV由于E3Ek3Ep3，故电子的电势能为：Ep3E3Ek31.51 eV1.51 eV3.02 eV.【答案】1.51 eV1.51 eV3.02 eV13(16分)原子可以从原子间的碰撞中获得能量，从而发生能级跃迁(在碰撞中，动能损失最大的是(完全非弹性碰撞)一个具有13.6 eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰，设碰撞中损失的能量全部被静止的氢原子吸收图2(1)是否可以使基态氢原子发生能级跃迁(氢原子能级如图2所示)(2)若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离，则氢原子的初动能至少为多少？【解析】设运动氢原子的速度为v0，完全非弹性碰撞后两者的速度为v，损失的动能E被基态氢原子吸收若E10.2 eV，则基态氢原子可由n1跃迁到n2.由动量守恒和能量守恒有：mv02mvmvmv2mv2EmvEkEk13.6 eV解得，Emv6.8 eV因为E6.8 eV10.2 eV.所以不能使基态氢原子发生跃迁(2)若使基态氢原子电离，则E13.6 eV，代入得Ek27.2 eV.【答案】不能(2)27.2 eV